复合地基静载荷试验现场操作要点

赵燕+刘言

摘 要：复合地基承载力特征值最直接、最准确的确定方法就是复合地基静载荷试验，静载试验的测试结果对复合地基施工质量复核、拟建建筑层数、基础类型、结构类型、使用安全、工程投资等方面影响很大，因此要求复合地基静载荷试验结果必须准确、可靠。

关键词：复合地基； 单桩复合地基基； 复合地基静载荷试验； 面积置换率； 承压板； 砂垫层； 基准梁； 监控； 反力装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.258

建筑复合地基包括：砂石桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基、水泥土搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基、灰土桩复合地基。规范上将复合地基定义为：部分土体被增强或被置换，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的人工地基。

复合地基承载力特征值最直接、最准确的确定方法就是复合地基静载荷试验，静载试验的测试结果对复合地基施工质量复核、拟建建筑层数、基础类型、结构类型、使用安全、工程投资等方面影响很大，因此要求复合地基静载荷试验结果必须准确、可靠。复合地基静载荷试验分为单桩复合地基静载荷试验和多桩复合地基静载荷试验，现对复合地基静载荷试验的要点做尽一步的总结。

1 复合地基静载荷试验准备阶段的控制

1.1 资料的收集

（1）搜集详细的岩土工程勘察资料、上部结构及基础设计资料等；对复合地基受力较大部位、转角部位或受力复杂等部位重点控制；（2）收集施工资料，详细掌握施工过程中的异常情况、软弱地层（淤泥或杂填土等）、扰动土或流砂液化地层等资料；以便确定对异常部位的重点控制；（3）设计图纸和设计文件，准确计算试验参数；（4）复核设计持力层与岩土勘察报告是否相符、桩间土地基岩性、桩间土承载力能否达到设计要求。

1.2 面积置换率

面积置换率是由增强体或桩的截面面积与该增强体承担处理的地基面积比；在一个工程中，可能采用一种或两种以上的桩型或布桩间距，这就要求我们按设计图纸认真计算面积置换率。采用多种地基处理方法综合使用的地基处理工程验收检验时，应采用大尺寸承载压板进行载荷试验，也就是取较小置换率进行承载板及加载量的计算。

1.3 试验参数、设备的确定

（1）最大加载力（单位：kN）计算方法：最大加载力（kN）=复合地基承载力特征值（单位：kPa）×2（安全系数）×承压板面积（单位：m2）

1噸≈10kN

运算过程中单位应保持一致。

（2）压重平台配重量：压重平台配重量（kN/T）=最大加载力（kN/T）×1.2

（3）分级加载。单桩复合地基静载荷试验采用慢速维持荷载法，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）（以下简称规范）规定：加载等级可分为（8-12）级。从理论上讲，分级越多，试验结果越准确，但试验时间越长，对工期来讲不允许。如何确定加载等级，这就需要大量的经验，一般与最大加载量、桩间土持力层岩性、水位影响等多方面确定，最大加载量越大分级应越多、土层稳定性越差分级应越多。

（4）千斤顶、压力装置的选择。静载试验均采用千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶施加荷载，常用千斤顶有50T、100T、200T、320T、500T等型号；试验多采用自动自动化静载试验设备，测力用荷重传感器测量荷重或压力传感器测定油压，实现加卸荷与稳压自动化控制，在方便使用的同时一定要对压力传感器、千斤顶或整个测力系统进行校准。

在选择千斤顶型号时通常根据最大加载力确定，最大加载力应在千斤顶量程的30%-80%之间，选择千斤顶型号过小，会造成油压过大，油路出现问题，数据失准；选择的千斤顶型号过大，会造成“大称称轻物”的现象，数据误差大。

1.4 承压板的选择

正确选择承压板面积是确保静载试验结果准确性的重要条件，承压板的面积由增强体或桩的截面面积除以面积置换率计算而得，确定承压板的面积后确定承压板的形状；承压板有圆形和方形，现场可根据布桩方式选择承压板形状：当采用矩形布桩时可用方形承压板，数据计算和现场安装都比较方便；当采用梅花布桩且桩间距较小时尽可能采用圆形承压板，以避免周围桩头影响承压板放置，或因承压板距离桩头太近受侧限而影响数据，或导致承压板周围桩浅部断桩。

规范附录 B.0.2条规定：复合地基静载荷试验承压板应具有中够刚度。我们在现场检测中，以320T千斤顶，1.5m×1.5m承压板为例，千斤顶外径仅为30—35cm，若直接将千斤顶放于承压板之上，相当于承压板仅受中心点荷载作用，很难保证承压板不变形，检测数据随之失准；这就要求承压板应选择优质钢材，承压板厚度经过验算能够承担试验最大加载量，必要时承压板上面做上承台和支撑，一定要保证承压板不发生变形。

1.5 反力装置

复合地基静载荷试验的力装置一般不具备锚桩条件，常采用堆重平台反力装置，平台上的配重用混凝土块、小砂袋、大砂包、钢块等材料。配重应在试验开始前一次加上，均匀稳固地放置在平台上。

堆重平台的支墩也是试验控制的关键，参照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106）规定，压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.5倍。支墩的接地面积应满足要求外，支墩的稳定性也要保证安全，做好支墩防倾覆措施。还应减少支墩侧向压力过大造成附近桩头浅部断桩、地基沉陷现象发生。

2 复合地基静载荷试验过程中的控制

2.1 砂垫层

《规范》附录B.0.3条规定承压板底面以下宜铺设粗砂或中粗砂垫导，垫层厚度可取100mm--150mm……垫层施工的夯填度应满足设计要求；《规范》条文说明中指出，垫层厚度越大，桩间土分担的承载力越大；在确定垫层厚度时可根据地质勘察报告中地基持力层桩间土的承载力特征值（一般在130KPa--200KPa之间），将按垫层厚度（100mm--150mm）对应关系用内插法求得。该垫层厚度是指夯填度满足设计要求的厚度，若垫层夯填度达不到要求，将直接导致前几级沉降过大，影响试验结果。

2.2 基准梁

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106）4.2.4第3条规定基准梁应具有足够的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，别一端应简支于基准桩上。《规范》B.0.4规定，基准梁及加荷平台支点宜设在试坑以外，且与承压板的净距不应小于2m。现场容易产生以下错误做法：

（1）不打设基准桩，用砖块支撑脚手架钢管，两端用砂袋压住，这样基准桩极不准定；（2）基准梁长度不够，不能满足与承压板的净距要求；（3）基准梁刚度不够，安装表座产生颤动；（4）基准梁与表座不配套，使用磁性表座固定不牢；

以上几点均极宜造成试验数据的误差。

2.3 过程中的监控

复合地基静载荷试验应全过程进行监控，监控内容主要包含以下方面：

（1）防护，试验现场应做好警示及封闭防护，防止好奇人员触碰设备；（2）停电处理，通常使用的全自动静载荷测试设备停电后自动保存数据，再次供电恢复试验，但应及时查找停电原因，尽快恢复供电。（3）施工影响，如在同一个基坑内有施工作业的人员和机械，及容易误碰设备，弄断数据线或电缆线等事故发生；还应防止场地外大型机械振动影响。（4）防雨防潮，带电工作的设备、测量仪器做好防雨防潮工作，防止仪器设备进水损坏；尤其在夏季突降暴雨，甚至整个基坑内深积水，应提前做好相應的应急预案。（5）堆重平台的稳定，防止加载过程中压重平台一侧一旦被顶起，极易造成整个压重平台坍塌，因此在后几级加载后应及时对平台进行检查，并注意人身安全。（6）仪器设备行程已达到限量，如通常使用的千斤顶最大行程为20cm，因千斤顶与主梁距离过大，垫铁少等原因造成提前行程已满，无法继续试验；油泵内液压油不足应及时补充；位移传感器行程满后应及时进行移表。（7）防止基坑边坡坍塌，在未进行护坡、地质条件不稳定的基坑内试验应尽量远离边坡，防止塌方事故发生。（8）地下水位影响，基坑内需要人工降水时降低水位应满足施工技术要求，基间土不得循环受到浸泡，增加沉降的稳定时间。（9）防止在加载过程中地基突然破坏，沉降急剧下降，导致承压板倾斜、千斤顶偏心后倾倒。（10）试验卸载应做好观察和控制，防止因卸载过快支墩承受不了平台重量发生坍塌事故。

3 数据分析

确定复合地基承载力特征值是按照记录有数据计算机自动绘制压力～沉降（P～S）曲线，并对各分级结果进行汇总；根据《规范》B.0.10条规定判断极限荷载、比例界限时，应具有较强的专业理论知识和丰富的实践经验，能够对地基弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形阶段准确认定，不可对检测数据和检测结果进行更改。

4 总结

在一个土木网站上重复一个口号“岩土不是科学是经验”，我们在注重经验的积累外，还要不断学习新的规范标准和专业知识，学习同行业先进技术，多总结，尽一步提高复合地基静载荷试验的检测水平。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]中华人民共和国行业标准.建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]河南省建设工程质量监督总站编.地基础工程检测[M].河南：黄河水利出版社.